2021高考物理二轮复习第一篇专题十一：与纸带相关的实验学案5页

与纸带相关的实验
　(2020·全国Ⅲ卷)某同学利用图(a)所示装置验证动能定理。调整木板的倾角平衡摩擦阻力
后,挂上钩码,钩码下落,带动小车运动并打出纸带。某次实验得到的纸带及相关数据如图(b)
所示。
已知打出图(b)中相邻两点的时间间隔为 0.02 s,从图(b)给出的数据中可以得到,打出 B 点时
小车的速度大小 vB=________m/s,打出 P 点时小车的速度大小 vP=________m/s。(结果均保留
2位小数)
若要验证动能定理,除了需测量钩码的质量和小车的质量外,还需要从图(b)给出的数据中求
得的物理量为____________。
(1)审题破题眼:
(2)满分知错因:
错因 1:不会用平均速度计算中间时刻的瞬时速度
在纸带上求某点的瞬时速度只要测出该点两侧相邻两点间的距离,与这两点间的时间间隔的
比值即为该点的瞬时速度。
错因 2:没有看到题目中调整木板倾角的步骤
实验中调整木板倾角的目的是利用重力的分力来抵消掉摩擦力的影响,验证动能定理时,要将
摩擦力做功忽略。
纸带数据处理方法
1.求速度:

利用做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。如图所示,
打 n点时的瞬时速度 vn= 。
2.求加速度
(1)若所给纸带为偶数段,即 N=2n段,则 a= ,如图所示。
(2)若所给纸带为奇数段,即 N=2n+1 段,则 a= ,图为 N=7 段的情形,应该强调的是,
其中计数点 3和 4之间的一段空着,即正中间一段空着。
(3)所给纸带位移不相邻,将各段位移按顺序编号,取任意两段已知位移 xm、xn(m>n),则加速度
为 a= 。如图所示,纸带污损导致 x2、x3不可测,则 a= 。
1.(探究直线运动)在研究某物体的运动规律时,打点计时器打下如图所示的一条纸带。已知打
点计时器使用的交流电频率为 50 Hz,相邻两计数点间还有四个打点未画出。由纸带上的数据
可知,打 E 点时物体的速度 v=__________,物体运动的加速度 a=__________(结果保留两位有
效数字)。
2.(验证机械能守恒)某同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律时,所用交流电源的频率
为 50 Hz,得到如图乙所示的纸带。选取纸带上打出的连续五个点 A、B、C、D、E,测出 A点距
起点 O 的距离为 s0=19.00 cm,点 A、C 间的距离为 s1=8.36 cm,点 C、E 间的距离为 s2=9.88

cm,g取 9.8 m/s2,测得重物的质量为 m=1 kg。
(1)下列做法正确的有__________。
A.图甲中两限位孔必须在同一竖直线上
B.实验前,手应提住纸带上端,使纸带竖直
C.实验时,先放开纸带,再接通打点计时器的电源
D.数据处理时,应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置
(2)选取 O、C两点为初、末位置验证机械能守恒定律,重物减少的重力势能是__________J,打
下 C点时重物的速度大小是__________m/s。(结果保留三位有效数字)
(3)根据纸带算出打下各点时重物的速度 v,量出下落距离 s,则以 为纵坐标、以 s 为横坐标
画出的图象应是下面的__________。
(4)重物减少的重力势能总是略大于增加的动能,产生这一现象的原因是______
________________。 (写出一条即可)

专题十一　力 学 实 验
考向 2
///研透真题·破题有方///
　【解析】打 B点时小车的速度大小 vB= m/s=0.36 m/s,打 P点时小车的
速度大小 vP= m/s=1.80 m/s。小车从 B 运动到 P 的过程中,mgsBP= M
- M ,所以还需要从图(b)给出的数据中求得的物理量为 B、P之间的距离。
答案:0.36　1.80　B、P之间的距离
///多维猜押·制霸考场///
1.【解析】T=5×0.02 s=0.1 s,
vE= = cm/s=0.25 m/s,
a= = cm/s2=0.30 m/s2
答案:0.25 m/s　0.30 m/s2
2.【解析】(1)图甲中两限位孔必须在同一竖直线上,实验前手应提住纸带上端,并使纸带竖直,
这是为了减小打点计时器与纸带之间的摩擦,选项 A、B 正确;实验时,应先接通打点计时器的
电源再放开纸带,选项 C 错误;数据处理时,应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置,以
减小长度的测量误差,选项 D错误。
(2)重物减少的重力势能为ΔEp=mg(s0+s1)=2.68 J,由于重物下落时做匀变速运动,根据匀变速
直线运动任意时间段中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可知,打下 C 点时重物

的速度为 vC= =2.28 m/s。
(3)重物自由下落过程中机械能守恒,可以得出 mgs= mv2,即 gs= v2,所以 -s 图线应是一条
过原点的倾斜直线,选项 C正确。
(4)在实验过程中,纸带与打点计时器之间的摩擦阻力、空气阻力是存在的,克服阻力做功损失
了部分机械能,因此实验中重物减小的重力势能总是略大于增加的动能。
答案:(1)A、B　(2)2.68　2.28　(3)C
(4)重物受到空气阻力(或纸带与打点计时器之间存在阻力)